Отделение одноступенчатой каталитической паровоздушно-кислородной конверсии метана — страница 8

  • Просмотров 243
  • Скачиваний 5
  • Размер файла 793
    Кб

ввести их в первоначальные выражения. Баланс углерода принимает следующий вид: приход 5225+2*55=5335 нм3/ч расход 104+3647+1584=5335 нм3/ч Баланс водорода: приход 2*5225+3*55+5500+0,0167*5360=16204 нм3/ч расход 2*104+10952+5044=16204 нм3/ч Баланс кислорода: приход 0,5*5500+0,2099*5360+0,5*0,0167*5360+0,98*2051=5930 нм3/ч расход 0,5*3647+1584+0,5*5044=5930 нм3/ч Объем свободного кислорода составляет: 0,2099*5360+0,98*2051=3135 нм3/ч Это составляет =0,6 от объема поступившего метана, что соответствует условиям. Суммарный

объем окиси углерода и водорода 3647+10952=14599 нм3/ч Объем азота в отходящих газах находим по равенству 6vN2=220+0,7805*5360+0,01*2051=4423 нм3/ч Сумма объемов окиси углерода и водорода в =3,3 раза больше, чем объем азота, что соответствует условию. Наконец, для константы равновесия имеем =0,9268 т.е. и в этом случае условие выполнено. Из результатов проверки следует, что математические вычисления проведены правильно. Для составления материально баланса

необходимо пересчитать объемы газов на массы. Если для такого расчета использовать фактические значения плотностей газов при нормальных условиях, то материальные балансы, выраженные в килограммах, свести нельзя. Это объясняется тем, что весь вышеприведенный расчет основан на применении законов идеальных газов. Чтобы соблюсти равенство масс, необходимо пользоваться не фактической, а расчетной плотностью газов, вычисляемой

по уравнению рвыч= [4,стр.18] где рвыч – вычисленная плотность, кг/нм3; М – масса 1 кмоль газа, кг/кмоль; 22,4 – объем 1 кмоль идеального газа при нормальных условиях, нм3/кмоль. Получаем следующие вычисленные плотности газов (кг/нм3): рН2==0,0900, р С2Н6==1,3424, рО2==1,4286, рСО==1,2505, рAr==1,7832, рСО2==1,9648, рN2==1,2507, рН2О==0,8043, рСН4==0,7162. Пользуясь полученными плотностями пересчитываем объемы на массы и составляем таблицу материального баланса.

Приход. Природный газ: метан 1mСН4=1vCH5*pCH5=5225*0,7168=3745 кг/ч, этан 1mС2Н6=1vC2H6*pC2H6=55*1,356=74кг/ч, азот 1mN2=1vN2*pN2=220*1,25055=275кг/ч. Общая масса природного газа 1m=3745+74+275=4094кг/ч, Водяной пар 2m=2v*pH2О=5500*0,8043=4424кг/ч, Воздух: кислород 3mО2=3vО2*pО2=0,2099*3v*pО2=0,2099*5360*1,42895=1607кг/ч, азот 3mN2=0,7805*5360*1,25055=5232кг/ч, аргон 3mAr2=0,0096*5360*1,7837=92кг/ч, Общая масса сухого воздуха 3mсух=1607+5232+92=6931кг/ч. Влага воздуха. Влагосодержание воздуха, как указано выше, равна 0,01042 кг/кг сухого воздуха:

3mН2О=3mсух*3d=6931*0,01042=72кг/ч. Масса влажного воздуха 3mвл=6931+72=7003кг/ч. Технический кислород: кислород 4mО2=4vО2*pО2=0,98*4v*pО2=0,98*2051*1,42895=2872кг/ч, азот 4mN2=4vN2*pN2=0,01*2051*1,25055=26кг/ч, аргон 3mAr=4vAr*pAr=0,01*2051*1,7837=37кг/ч, Масса технического кислорода 4m=2872+26+37=2935кг/ч. Расход. метан 6mСН4=6vCH4*pCH4=104*0,7168=74 кг/ч, азот 6mN2=1mN2+3mN2+4mN2=275+5232+26=5533кг/ч, 6mAr=3mAr+4mAr=92+37=129кг/ч, Окись углерода 6mСО=6vСО*pСО=33647*1,2504=4560кг/ч. Кроме метана, азота, аргона и окиси углерода, из аппарата выводятся двуокись